新型N、S共摻雜微孔碳材料的制備及性能研究

炊寧博， 黃佳佳， 原思國， 田志紅

(鄭州大學 化工學院，河南 鄭州 450001)

0 引言

多孔碳材料由于具有超高的比表面積、優異的熱穩定性和化學穩定性、可調的孔結構和孔隙率等優勢，在氣體吸附和分離、光電催化、能量存儲和轉化等領域具有廣闊的應用前景[1-3]。其中多孔碳材料的化學組成可調和孔結構可控的特點促使其成為CO2捕集和電化學儲能等領域最有應用前景的材料之一[4]。

根據合成方法的不同，多孔碳材料的制備可以分為水熱法、活化法、模板法等[5-6]。模板法作為合成結構有序碳材料最常用的方法之一，通過采用不同模板調控多孔碳的孔結構，進而得到結構合適、孔徑均一的碳材料。然而，模板法的步驟繁瑣、耗時長、成本較高，從而限制了其廣泛應用[7]。因此，開發廉價簡便的無模板法具有重要意義。通過微孔有機聚合物碳化得到多孔碳材料的方法，由于微孔聚合物合成方法簡單、單體結構選擇多樣、孔結構可調等優點得到了迅速的發展和廣泛的關注[8]，為多孔碳材料的設計提供了新的方法和思路。

孔結構和孔表面化學共同決定多孔碳材料的性能。雜原子摻雜可以調控碳骨架與客體分子之間的相互作用力[9]。微孔聚合物的單體含有各種雜原子，可以通過控制單體的比例等因素實現雜原子的可控和高效摻雜。N元素是多孔碳材料最常見也是最有效的摻雜方式，由于N原子的電負性較大，從而可以有效改變孔道微環境，提高材料極性，增加催化活性位點，提高電子傳輸速率[10]。……